老化と発癌：ファウル寸前のバランス

何が細胞死のプロセスを決定し、任意の試みは、延長電池の寿命を存在していましたか？

昨日、路上で古い女性が私のところに来て、永遠の針プリムスを購入することを申し出ました。

あなたが知っている、アダムは、私が購入しませんでした。 私は永遠の針をしたくない、私は永遠に生きたくありません。

ILF、ペトロフ「 黄金の子牛 」

単一のセルとすべての多細胞構造のもののような生と死の概念そのものは、それペトリ皿の底、土地の上皮肺、959細胞の線虫線虫（Caenorhabditis elegans）を裏打ちする時またはの極端な場合には文化であります作品は、それはかなり違った意味です。 私たちが所属し、我々する複雑なシステムについては、「ライブ - 死んで」の定義は非常にシンプル処方し、生物学的な学部のすべての学生が彼らの最初の学期中に語った半ダースの兆候に基づいています。 それは、一緒に研究野生生物中の対象物に起因することができ、それらの全ての存在のみでした。

これらのキー属性の生理学の観点から、個々の代謝とエネルギーは、このような栄養、呼吸や排泄などの処理を含む環境で生活する能力を持っている必要があります。 生体系のビューの生化学的な観点から、おそらくそれは、代謝反応を継続し、その化学組成の恒常性によってサポートされているの内側と呼ばれるべきです。 生物物理学者の生活の理解を - むしろ永遠のエントロピーとの闘い、または、海外でのその下のシステムにおける障害のレベルを維持する能力です。 遺伝学は、再生する能力を有するものとして、生きたオブジェクトを決定する全ての分子を作製する、細胞、組織は、前任者と構造が類似しています。 発生学の観点から、寿命は単細胞受精卵の状態ので、個体発生の最終工程としてのものであり、すべてのさらなる変更及び新規物件の取得が完了した時点で終了します。 そして、これらの彼らはバイオマスの蓄積に上昇するかどうかの変更、または、逆に、組織の死の品質は、あなたが成長しているはげスポットをポイントすると、スマートには受け流すことが可能である、つまり（重要ではありません。よく、あなたは全く老いていない、それは言った発展途上国であることができる、ということ）。 Ethologistsは、順番に、生きているオブジェクトの過敏性や外部刺激に対する選択的な反応の存在下で礎石を置きます。 あなたがに固執する場合、一般的なアメーバ（アメーバプロテウス）鋭い何かが、離れてクロールすることは非常に慎重でなければならない、と言うが、例えば、水曜日の何かを追加するために、場合には、逆に、それはすぐに移動するために栄養価の高い開始されますそのソースに向かって栄養の濃度勾配に沿って。 それは何か重いものを突くする必要がありますを除いて同様の実験は、同僚に偶然、優秀な作品、および睡眠で、代わりに栄養培地の魅力因子の役割は、この場合には、の匂いをプレイするのが最善の方法ですたてのコーヒーを淹。 そのような選択的反応の存在は、私たちの前でその生体を信じる理由を与えます。

単一のセルの場合、すべてが少し違って見えます。 それは、2つの有糸分裂の間、新しい細胞の誕生のいずれかの行為は密接に彼女の前任者の死にリンクされているだけの時間間隔 - それのための全ライフサイクルという事実で始めてみましょう。 一方、有糸分裂、すでにデジュール、結果の娘細胞のうちの2つの完全なIDを前提性質によって、それが正式な不滅の種類を提供します。 実際には、もちろん、すべてが非常に少ないではなく、自然に（コルヒチンで、例えば、処理した細胞をしようとすると何が起こるかを参照）有糸分裂の右のコースを侵害する多くの要因があります。 でも子孫間の遺伝物質の不均一な再分配につながる細胞分裂の品種の通常の条件下で、またマルチコア合胞体の形成につながる、減数分裂、無糸分裂、ポリ及び異数性、核発生時のクロスオーバーを含む、不足しています、 等々。

しかし、組織における細胞分裂のために上記のいずれかのオプションは、一般的に、さらなる成長のための基盤として機能します。 オートファジー、壊死およびアポトーシス：この成長へのコントロールの外に来ていない、この細胞死の3種類があり、広く科学文献に記載されています。 すべてのこれらのうち、後者のみがプログラムされ、正確に以下に説明するすべてのプロセス、プロセスので、キープレーヤーを制御します。

ただ私は、分割と死細胞間の継続的なバランスですべてのボディが存在することを強調したい - 会計と同じクレジットとデビットを減少させ、その体である真ん中の大人が、彼らの売上高の毎秒は1013セルで構成についてどこかに約106-107。 それ何らかの理由で突然かなり微妙なバランスは、当事者のかに応じて、破壊される場合、我々が成長または腫瘍、または組織の壊死を持つことになり、出力にシフトされます。 皮肉なことに、細胞増殖の強度が正常現代科学において使用されている実際の不滅の例としてのみ、それらの損失を補償されない場合に生体物質の組織レベルのような細胞、組織または細胞培養物です。 そして、これらは唯一の不死の細胞である癌です。

ヘンリエッタの永遠の命を欠いています

ほとんどの今日知られている多くの不死化細胞株のうち - 株HeLaです。 これは、ヘンリエッタという名前の癌患者からの子宮頸部の内皮細胞から1951年に得られた（ヒーラ - ヘンリエッタが欠けている頭字語の最初と最後の名前）を欠いてまもなく彼女の死の前に。 無限の研究室に分割する能力 - 最初に感染したパピローマウイルス、がん細胞がしかし代わりに、標準的な46のヒト染色体82の異常染色体にさらさと含まれていた、それらのはるかに好奇心と大きな特徴は、「永遠」でした。 それはHeLa細胞を人工培地上で培養し続けるには、再度メールで送信され、また、あっても数十年は、冷凍庫に保存されているとすることができることが発見されたときと、それはすぐに科学の世界で巨大な攪拌、およびHeLaにつながりましたラインはすぐに世界各地に研究室で販売します。 その後、しかし、それらに関わる重大な事件がありました。 染色体の分析は、研究のために使用される他の細胞株の数を設定すると、これはすべての結果は、実際には、これらのライン上の実験から得られ、既に科学的なプレスに掲載されているという事実につながった、HeLa細胞の汚染の事例を明らかにしました信頼性の高いと考えることができませんでした。 その結果、彼は誰かのキャリアと評判の費用がかかり、かなりの混乱を、左。 しかし、それにもかかわらず、HeLa細胞への関心が冷たい成長しないとまだ仮定のある程度と癌細胞は、多くの生物医学の質問に対する答えを見つけるために非常に適切なモデルであるため。 HeLa細胞ラインはポリオに対するワクチンを開発するためにジョナス・ソークを有効にしていること、および、有名なドリーに羊（ちょうどHeLa細胞上で行った核を移植するための予備実験を）クローニングのプロジェクトに参加し、また人工的なワークアウト、遺伝子地図を生成するために使用授精または他の科学の問題。 とにもソ連の遺伝学者の宇宙計画の一環として、1960年に宇宙へ飛びました。

ワイスマンとヘイフリックの限界の仮説

何が正確に癌細胞が不死のですか？ そして、なぜ他のすべてのセルは、我々が老化と呼んでいるものにさらされていますか？ そして、最後に、自分自身をどのように高齢化して？密接にこの問題に来た最初の人は、体細胞」と述べ、後に有名に公準になった彼の人1881で提供される進化論アウグスト・ヴァイスマン、のよく知られた動物学者や理論家だった...分裂によって増殖する能力「永遠の、しかし限定されないが、これは、生物全体の老化に起因します。 無限にもできた唯一の生殖細胞、彼の見解では、核分裂を起こします。 もちろん、これらの知見の全てが一度に生きている細胞での作業と音声があることができなかったのいずれかの実験的な方法のように、純粋に経験的でした。 そこにあるもの！ 結局のところ、シュライデンの偶数セル理論 - 一般に、細胞を持っているシュワンはわずか30年前に策定されました。

その後公準はワイスマンは、最初の練習に体から分離された成長の組織培養の技術を投入したフランスの外科医A.カレルと病態生理学のテスト実験に供しました。 実験技術は簡単だったし、一見完全に体細胞のいわゆる「死」のワイスマンの仮定を反論しました。 培養液に入れ、インキュベーター中でインキュベートし、その後新たに別の管に移植し、さらにインキュベートした2つの等しい部分に分け、鶏心筋梗塞の部分をカットします。 これらのサブカルチャーは、ほぼ年間、継続し、すべてのこれらの通路の間に攻撃が継続し、長い時間を共有し続けた線維芽細胞ができました。 1912年にこれらの研究中に、カレルは、それが判明したとして、彼の実験は、同じクリーンではない、非常に行った、が、ノーベル賞を受賞しました。 それは新鮮な細胞は、このように架空の不死 "古い"線維芽細胞の効果を作成し、サンプルを入力し、積極的に共有して含まれている、でそこに作るために：その理由は、胚性流体が人生の細胞培養を維持するための増殖培地として使用しました試験管！

そして実験は、半世紀後のアメリカ細胞学者L.ヘイフリックを変更しました。 カレルとは異なり、私は、それ自体が生体組織片から抽出されていない培地に入れて、それによって個々の細胞に組織崩壊、トリプシンで前処理しました。 また、培地自体の選択は異なっていた：代わりにウシ胎児血清、または血漿のヘイフリックは、アミノ酸、塩、および細胞再生をサポートするのに十分な他の低分子量成分の人工的に選択された溶液を用いました。 そうでなければ方法は同じであった：栄養培地に入る、線維芽細胞はすぐに分裂し始め、その大きさが一定の層に到達すると、サンプルを再度トリプシン処理し、新しいチューブ/ペトリ皿に継代培養半分に分けました。 そして、通路の特定の番号の後、約50細胞分裂に対応し、組織の成長は停止し、細胞はいくつかの時間が死んだ後に分裂するのをやめます。 この現象は、定期的に発生し、必然的に続いて、線維芽細胞のためだけでなく、体細胞の任意の他のタイプのためだけでなく、独立した研究グループによって行わ繰り返し、全ての実験において観察しました。 自分たちの生活に体細胞を指定された部門の重要な数は、ヘイフリック限界として知られており、実験は完全に全体としての任意の生物の死亡率に関して、特にワイスマン細胞株の理論を復権さとなりました。

老化のテロメア理論。 法律を回避する方法

癌細胞の特性に戻ります。 彼らはこの障壁を克服するために管理します。 - 一方、テロメラーゼ、アポトーシスのロック機構 - プログラム細胞死一方で、彼らは酵素を活性化：そして、それは、2つの相互に関連する要因に起こります。 どのようにこの全体のスキームを実行してはどうですか？ テロメアは - ほとんどの脊椎動物にTTAGGGあり、例えば、（すなわち、各線形染色体のための2）の端部に局在している染色体の非コード領域と繰り返し（約10から15000）短い核酸断片のからなります。 それがテロメアDNAが遺伝情報を保持することはできませんであることが知られているが、しかし、その役割は非常に重要です。 まず、計画外の衝撃エキソヌクレアーゼ（モノ・チェーンからのポリヌクレオチドの酵素「切断された '末端）テロメアはこのように苦しみなしに矛先、セマンティックDNAを取り、ときに、負の影響が最小限に抑えられます。 しかし、これは重要ではありません。 テロメアの主な機能 - をコードするDNAは、それらの複製の際に染色体の短縮による損失から保護します。 5 'から3'、およびゼロからスタート、それができなかった - 問題は、任意のDNAポリメラーゼは、一定方向のみの子会社チェーンを合成するという事実から生じます。 シードに必要な巨大分子マシンやそこにかなり短い時間であり、チェーン内のDNAポリメラーゼを促進する上で、すぐにそれが削除されていることを、いわゆるRNAプライマーの動作を開始します。 それがDNA 5 '末端は、バッファテロメアの不在下で、必然的に遺伝子の損失につながることになる10月30日のヌクレオチドによって短くなって新たに生成された各後続の複製行為で、です。 この場合、彼らは自身がいくつかの特定の限界まで徐々に短縮テロメアを過ごした（通常は2〜3倍の数千人はどこに）、その後、染色体の複製を停止し、細胞は、分裂を停止します。 そして、この瞬間は、ヘイフリック限界と全く同じです。

テロメラーゼは、むしろ、タンパク質成分だけでなく構成されているリボザイムの特定の非常に興味深い酵素であるが、また、それ自身のRNA鋳型を搬送し、従って、それが中にその中に含まれる情報を「上書き」に基づいて可能ですDNA配列の形。 それは他の目的のためにわずかしか、HIVの逆転写酵素の場合と同じ程度。 この場合には、順番に、染色体のテロメア領域を終了します。 トリックは、正常体細胞におけるテロメラーゼ遺伝子のみ分化（ステム）を受けていない生殖細胞と細胞内で、ほとんどの時間のために非アクティブのままと原則として発現していること、です。 しかし、癌細胞では（常にではないが、どこかで例85％程度）、この遺伝子は、それは不滅である、彼らはヘイフリック制限をバイパスし、「不滅」となって役立つ、常にオンになっています。 テロメラーゼ自体は、方法によって、癌などの診断に使用されます。

細胞専門。 「専門職」の選択

あなたはメカニズムの詳細には触れていない場合、それは、見える最初であろう、何テロメラーゼを保つために、通常の体細胞の間違ったのは、常に「オン」の状態にあり、そして第二に、なぜテロメアの限界短縮はわずか約20％がオンになっていますその長さは？ 結局、株式端末が影響を受けることになる染色体領域をコードする前に、DNA複製サイクルのはるかに多くを可能にするのに十分な大きさに繰り返します。

最初の質問の答えは非常に簡単です：正しく任意のセルのその機能を実行するためには、最終分化の過程を経なければなりません。 これは明らかではない同じことが、例えば、それぞれ他の機能から完全に離れた動作心筋細胞、ランゲルハンス島における（心筋の筋細胞）およびβ細胞（膵臓のinsulinosekretiruyuschie細胞）は、同一で持つことができ時間類似の構造的組成物。 もちろん、幹細胞が分裂以外の機能としてカウントされていない、と彼らはありません。 同様性細胞の問題として - これは単なる保全と子孫への遺伝情報の伝達である（精子のために、おそらくここで、あなたが移動するために運動を鞭毛する能力が、それを超えないを追加することができます）。 あなたは、分化の段階を経て進行するようにしかし、完全に多能性幹細胞は、最初polustvolovuyu細胞の前身に変換され、さらに運命の選択は、それらの既に非常に限られている（すなわちpolustvolovaya血液細胞は、さらに、循環の異なる種類の細胞に分化することができますその後なし）、および一般的にどちらか（ニューロン）を分割することができない、または限られた回数だけが可能である最終的な細胞へ - そのような白血球やリンパ球などのシステム、が、別の組織の始まりを与えます。 もちろん、最も困難な作品、および幹細胞の分化の間には、 - 全プロセスの調節です。おそらく、すべての残りのページそれは説明を取るように複雑であり、しかも、それらの科学半分の発展のこの段階では、スペースで幻惑されることになります。 すべての身体の細胞だけでなく、幹、無限に分裂適切な場所で適切な量の組織の成長を制御し、最も可能性の高いヒトゲノムに調節DNAの偶数と97％は不可能な能力を有しています。

細胞はテロメアの長さ全体を使用しない理由の質問に応答して、事前に、それは困難である "停止"。 それが起こるとしてではなく、非常によく、知られています。 目的の遺伝子をローカライズされた場所に関する情報と、それを削除するか、無能力することが容易です。 分子生物学におけるこの方法は、あなたは、この遺伝子が担当する形質の本体が欠けて取得することができます」（遺伝子ノックアウトを）»遺伝子をノックアウトする方法、と呼ばれ、したがって、その機能は、間の表現型の違いによって識別することができます「ノックアウト」と操作体のこの種の実験は、正常細胞におけるテロメアの長さを示している、遺伝子の数は、ロックされた状態に維持される。これは、遺伝子の特別なクラスである - は、いわゆる抗癌遺伝子、腫瘍その目的は抑制遺伝子、 - 。（有糸分裂期への細胞のエントリの前に、特に）は、細胞周期の厳密に制御期間中にのみ実行を許可する、癌遺伝子および癌原遺伝子のためのカウンターウェイトすべきは、このバランスが間に維持されます細胞分裂の確率はに行くか、または分化状態のままにテロメアの短縮すると、これらの遺伝子が活性化され、すぐに細胞増殖プログラムの抑制をトリガします。

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現在まで抑制遺伝子の最も有名な代表 - p53遺伝子、長い時間のためにそれは彼がオンしている側と言うことであっても確実に不可能であったかについての彼の研究の非常に豊かな、実に極めて局所物語、との遺伝子、そして、多くの研究者はそれだけで癌遺伝子と思いました。 続いて、まだ他の標的遺伝子の発現を変化させる転写因子としての製品は、今度は、サイクリンの特定のタンパク質のために必要なサイクリンを不活性化する、それらを（53,000ダルトンの分子量を有する）タンパク質をコードすることが証明されています有糸分裂への細胞侵入に関与している依存性キナーゼ、。 細胞周期の停止 - 狡猾なチェーンの作業の結果。

アポトーシスは自殺をプログラムされています

しかし、有糸分裂の阻害は、p53タンパク質の作品の唯一の結果ではありません。 体全体に不必要な遺伝情報の広がりの可能性を排除するためには、それだけで「間違った」細胞を殺菌し、その確かに彼女自身の信頼性を削除しない方がよいです。 この場合には、それ自体、アポトーシスとして知ら死プログラムを開始します。 （ギリシャ語απόから。 - «ブランチ»+πτωσις - «ドロップ»）用語最初に細胞には、一般的には何の関係もありませんでしたし、古代ローマ、落葉を記述するために医師や博物学ガレンで循環に導入しました。 落葉が同じくらいの時間と同様のシナリオでは、毎年発生しているという事実（それは、ビューの特定のポイントにあるは、プログラムされたイベントのようなものです）、その後、与えられた名前の選択、および遺伝的に制御されたプロセスを決定しました死のセル。 サムのアポトーシスは、まず1972年にジョン・ケリーによって記述され、それ以来、科学の世界のように多くの注意の下に来ている、と慎重に検討し、今日ナショナルセンターの米国バイオテクノロジー情報のベースにおけるキーワードの検索クエリ「アポトーシスいます»（バイオテクノロジー情報センター、NCBI）が230以上の千科学出版物のリストを提供します。

壊死とは対照的に、アポトーシスは、一定の集団内の細胞の数と、その結果として、組織の恒常性を維持することを目的とした任意の多細胞生物の処置のために完全に自然です。 これは、（炎症プロセスの開発なしで）透明であるが、ほとんど常に。 隣接セルへの干渉のない不要な細胞を静かに除去し、全体としての身体の構造を保存できる新機能に置き換え。その残党は、食細胞によって吸収され、さらに建築材料などの問題に行くされています。 胚発生の初期段階では、アポトーシスは、奇妙なことに、それは果物の正常な成熟の炎症反応を壊すことなく、初歩的な教育を削除するには、も存在しています。 この典型的な例 - （私たちは水鳥のように、水かきのある足にその後行っていないことを）指骨間の結合組織。 例えば、そのようなので、上の傷、火傷やなどの外傷の下で修復再生のために - 集中的な細胞分裂と迅速な組織の成長を必要